Des dels seus inicis fa unes quatre dècades, la tecnologia microelectrònica ha anat reduint contínuament les dimensions dels dispositius, per tal d'oferir millors prestacions. Actualment les dimensions d'interès dels dispositius han entrat profundament en el rang nanomètric. Com exemples representatius, la longitud de porta i el gruix de l'òxid de porta (SiO2) dels transistors MOS està per sota dels 100nm i d'uns 2nm, respectivament. Dos dels problemes més importants amb que es troba la indústria microelectrònica a l'hora de continuar millorant les característiques dels dispositius tenen el seu origen en la reducció dels dos paràmetres esmentats anteriorment: - Com reduir la longitud de porta fins a poques desenes de nm i- Com solucionar els problemes associats al corrent túnel tant gran que es té en òxids de porta tant extremadament prims.Per reduir la longitud de porta, i les dimensions superficials de les estructures en general, s'estan seguint dues tendències: per un costat continuar amb la fotolitografia convencional però utilitzant cada vegada radiacions amb longitud d'ona més curta, i per altra banda la utilització de tècniques radicalment noves com les microscopies de sonda propera. Entre aquestes darreres cal destacar la microscopia de forces atòmiques (AFM), que permet fer oxidacions locals amb dimensions laterals mínimes de l'ordre de 10nm i dimensions verticals per sota de 1nm.- En aquesta tesi s'ha utilitzat aquest òxid crescut amb AFM com a dielèctric de porta en estructures MOS i s'ha caracteritzat amb Conductive-AFM (CAFM) tant a nivell microestructural com elèctric. A més, s'ha integrat l'oxidació amb AFM dintre d'un procés CMOS estàndard.Una de les estratègies principals que s'ha proposat per reduir el corrent túnel que es té a través de l'òxid de porta (que provoca un augment del consum d'energia del dispositiu inacceptable) és la substitució del SiO2 per altres materials amb permitivitat més alta (H-K materials), com el HfO2 o el ZrO2. Aquests materials H-K permetran assolir el gruix d'òxid equivalent necessari, però, amb un gruix físic més gran, reduint així dràsticament el corrent túnel. En aquesta tesi s'ha:- Caracteritzat microestructural i elèctricament amb CAFM alguns dels materials H-K amb més possibilitats de substituir al SiO2 per tal d'ampliar el coneixement sobre les seves propietats elèctriques.-Estudiat (principalment amb CAFM) la degradació i ruptura dielèctrica en estructures MOS amb dielèctric de porta H-K, i s'han proposat models per aquests fenòmens que permeten millorar les prediccions sobre la seva fiabilitat. / Desde sus inicios hace unas cuatro décadas, la tecnología microelectrónica ha ido reduciendo continuamente las dimensiones de los dispositivos, para ofrecer mejores prestaciones. Actualmente las dimensiones de interés de los dispositivos han entrado profundamente en el rango nanométrico. Como ejemplos representativos, la longitud del canal y el grosor del óxido de puerta (SiO2) de los transistores MOS está por debajo de los 100nm y de unos 2nm respectivamente. Dos de los problemas más importantes con que se encuentra la industria microelectrónica para continuar mejorando las prestaciones de los dispositivos tienen su origen en la reducción de los dos parámetros mencionados anteriormente:- Como reducir la longitud de canal hasta pocas decenas de nm y- Como solucionar los problemas asociados a la corriente túnel tan elevada que se tiene en óxidos de puerta tan extremadamente delgados.Para reducir la longitud de la puerta, y las dimensiones laterales de las estructuras en general, se están siguiendo dos tendencias: por un lado continuar con la fotolitografía convencional pero utilizando cada vez radiaciones con una longitud de onda menor, i por otro lado, la utilización de técnicas radicalmente nuevas como las microscopías de sonda cercana. Entre estas últimas se debe destacar la microscopía de fuerzas atómicas (AFM), que permite realizar oxidaciones locales con dimensiones laterales mínimas del orden de 10nm y dimensiones verticales por debajo de 1nm.- En esta tesis se ha utilizado este óxido crecido mediante AFM como dieléctrico de puerta en estructuras MOS y se ha caracterizado con Conductive-AFM (CAFM) tanto a nivel microestructural como eléctrico. Además se ha integrado la oxidación con AFM dentro de un proceso CMOS estándar.Una de las estrategias principales que se ha propuesto para reducir la corriente túnel que se tiene a través del óxido de puerta (que provoca un aumento inaceptable del consumo de energía del dispositivo) es la substitución del SiO2 por otros materiales con permitividad mayor (materiales H-K, del inglés high-k materials), como el HfO2 o el ZrO2. Estos materiales H-K permiten alcanzar el grosor eléctrico equivalente necessario, pero, con un grosor físico superior, reduciendo drásticamente la corriente túnel. En esta tesis se ha:- Caracterizado microestructural y eléctricamente con CAFM algunos de los materiales H-K con más posibilidades de substituir al SiO2, para ampliar los conocimientos sobre sus propiedades eléctricas.- Estudiado (principalmente mediante CAFM) la degradación y la ruptura dieléctrica en estructuras MOS con dieléctrico de puerta H-K, y se han propuesto modelos para estos fenómenos. / Since its early days, microelectronics has always searched for smaller devices in order to increase the performance of its products. At present, this means that the dimensions of the electronic devices have deeply entered into the nanometric range. At this scale, two of the main showstoppers related to MOS fabrication and reliability are: - From a lateral size viewpoint, how to define smaller patterns, and- From a vertical dimension viewpoint, how to reduce the tunneling current through the ultra thin SiO2 layers used as the GOX.To achieve the demanded lateral dimensions, nanofabrication has evolved following mainly two strategies: on the one hand, the standard photolithographic process resolution has been improved by using for instance shorter wavelengths, whereas, on the other, several new techniques such as Atomic Force Microscopy (AFM) oxidation, based on completely different working principles than standard photolithography, have emerged. AFM can oxidize with lateral resolution of a few nm and with a vertical resolution below the nm.- In this Thesis AFM grown SiO2 has been used as the gate oxide in MOS structures, and it has been characterized by Conductive-AFM (CAFM). Moreover, AFM oxidation has been integrated in a standard CMOS process.In order to reduce the tunneling current, one of the several solutions proposed is replacing thermal SiO2 by another material with a higher dielectric constant (known as high-k materials) such as HfO2 or ZrO2. High-k materials could allow to reach the required equivalent oxide thickness, but with a larger physical oxide thickness, which reduces the leakage current drastically. In this Thesis:- Some of these high-k materials has been studied by CAFM in order to analyze their electrical properties.- The electrical degradation and breakdown of HfO2/SiO2 stacks have been analyzed by CAFM in order to study their dielectric reliability.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2005. / Contient 1 glossaire. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 210-223.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2005. / Contient 1 glossaire. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 139-147.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'Electronique Intégrée : INSA LYON : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 185-204.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 253-254. Glossaire.

Modelos numéricos de equações primitivas, tais como BRAMS, apresentam erros intrínsecos em suas soluções. Esses erros têm várias causas, entre as quais se pode citar: imperfeição do método numérico que aproxima as equações diferenciais por equações de diferenças finitas, resolução da grade, dificuldade em representar os termos não lineares das equações do modelo, entre outros. Neste trabalho são comparados dois métodos de pós-processamento estatístico, Model Outuput Statistics (MOS) e Model Outuput Calibration (MOC) para avaliar se é necessário e em caso afirmativo qual é o mais adequado para ser utilizado juntamente com o modelo BRAMS em execução no Laboratório de Meteorologia e Qualidade do Ar (LMQA/CEPSRM/UFRGS). Essas duas técnicas se mostram muito eficientes em compensar erros, porém a primeira tem a desvantagem de requerer uma grande base de dados e ainda a necessidade de alterar as equações quando ocorrem modificações no Modelo. O outro método difere do primeiro por calcular o erro da variável, e não o seu valor, e utilizar dados recentes para calcular a equação de regressão. Foram geradas previsões com saídas de 3 em 3h para o período de 01 de janeiro de 2008 até 31 dezembro de 2009, período de treinamento do MOS, e de 29 de maio até 31 de julho de 2010, período de treinamento do MOC e teste dos dois métodos. No trabalho é feita uma análise detalhada dos dois métodos em oito localidades do Rio Grande do Sul, para as variáveis temperatura da superfície, umidade relativa do ar em superfície, pressão à superfície e chuva acumulada em 1h. Os resultados obtidos com a utilização dos métodos estatísticos aumentaram a acurácia da previsão em relação às previsões do modelo BRAMS para temperatura, umidade e pressão. Em um dos resultados obtidos, em Vacaria, o MOC consegue acompanhar uma grande variação na pressão e melhora 49,12% a saída do modelo, enquanto o MOS apresenta resultado negativo (-767,97%). Em outro caso, na cidade de Santa Maria, os dois métodos conseguem melhorar 86% a pressão. / Some variables predicted by Weather Numerical Models are frequently influenced by errors. Such errors occurs not only to the assumptions used in the construction of the model equations of physics/dynamics, but also by the topography used. This work compares two statistical post-processing methods Model Outuput Statistics (MOS) and Model Outuput Calibration (MOC) to evaluate which is most suitable to calibrate the model (BRAMS) running in Meteorology and Air Quality Laboratory (LMQA/CEPSRM/UFRGS). These two techniques proved very effective in compensating errors, but first has the disadvantage of requiring a large database and need to modify the equations when changes occur. Other method differs from the first to calculate error of the variable, not its value properly and use recent data to calculate the regression equation. Predictions were generated during 3hs intervals from January 1st, 2008 to December 31, 2009 to MOS training period. MOC training period and testing occurs from May 29 until July 31, 2010. This work goal is a detailed analysis of the two methods in eight locations of Rio Grande do Sul State to temperature, humidity, pressure and preciptation. The results are satisfactory to first of 3 variables. In Vacaria city, MOC follow a wide variation in pressure and reached an improvement by 49.12%, while MOS, achieved 767.97% down. In another case, Santa Maria city, two methods can improve 86 % pressure results.

Modelos numéricos de equações primitivas, tais como BRAMS, apresentam erros intrínsecos em suas soluções. Esses erros têm várias causas, entre as quais se pode citar: imperfeição do método numérico que aproxima as equações diferenciais por equações de diferenças finitas, resolução da grade, dificuldade em representar os termos não lineares das equações do modelo, entre outros. Neste trabalho são comparados dois métodos de pós-processamento estatístico, Model Outuput Statistics (MOS) e Model Outuput Calibration (MOC) para avaliar se é necessário e em caso afirmativo qual é o mais adequado para ser utilizado juntamente com o modelo BRAMS em execução no Laboratório de Meteorologia e Qualidade do Ar (LMQA/CEPSRM/UFRGS). Essas duas técnicas se mostram muito eficientes em compensar erros, porém a primeira tem a desvantagem de requerer uma grande base de dados e ainda a necessidade de alterar as equações quando ocorrem modificações no Modelo. O outro método difere do primeiro por calcular o erro da variável, e não o seu valor, e utilizar dados recentes para calcular a equação de regressão. Foram geradas previsões com saídas de 3 em 3h para o período de 01 de janeiro de 2008 até 31 dezembro de 2009, período de treinamento do MOS, e de 29 de maio até 31 de julho de 2010, período de treinamento do MOC e teste dos dois métodos. No trabalho é feita uma análise detalhada dos dois métodos em oito localidades do Rio Grande do Sul, para as variáveis temperatura da superfície, umidade relativa do ar em superfície, pressão à superfície e chuva acumulada em 1h. Os resultados obtidos com a utilização dos métodos estatísticos aumentaram a acurácia da previsão em relação às previsões do modelo BRAMS para temperatura, umidade e pressão. Em um dos resultados obtidos, em Vacaria, o MOC consegue acompanhar uma grande variação na pressão e melhora 49,12% a saída do modelo, enquanto o MOS apresenta resultado negativo (-767,97%). Em outro caso, na cidade de Santa Maria, os dois métodos conseguem melhorar 86% a pressão. / Some variables predicted by Weather Numerical Models are frequently influenced by errors. Such errors occurs not only to the assumptions used in the construction of the model equations of physics/dynamics, but also by the topography used. This work compares two statistical post-processing methods Model Outuput Statistics (MOS) and Model Outuput Calibration (MOC) to evaluate which is most suitable to calibrate the model (BRAMS) running in Meteorology and Air Quality Laboratory (LMQA/CEPSRM/UFRGS). These two techniques proved very effective in compensating errors, but first has the disadvantage of requiring a large database and need to modify the equations when changes occur. Other method differs from the first to calculate error of the variable, not its value properly and use recent data to calculate the regression equation. Predictions were generated during 3hs intervals from January 1st, 2008 to December 31, 2009 to MOS training period. MOC training period and testing occurs from May 29 until July 31, 2010. This work goal is a detailed analysis of the two methods in eight locations of Rio Grande do Sul State to temperature, humidity, pressure and preciptation. The results are satisfactory to first of 3 variables. In Vacaria city, MOC follow a wide variation in pressure and reached an improvement by 49.12%, while MOS, achieved 767.97% down. In another case, Santa Maria city, two methods can improve 86 % pressure results.

Modelos numéricos de equações primitivas, tais como BRAMS, apresentam erros intrínsecos em suas soluções. Esses erros têm várias causas, entre as quais se pode citar: imperfeição do método numérico que aproxima as equações diferenciais por equações de diferenças finitas, resolução da grade, dificuldade em representar os termos não lineares das equações do modelo, entre outros. Neste trabalho são comparados dois métodos de pós-processamento estatístico, Model Outuput Statistics (MOS) e Model Outuput Calibration (MOC) para avaliar se é necessário e em caso afirmativo qual é o mais adequado para ser utilizado juntamente com o modelo BRAMS em execução no Laboratório de Meteorologia e Qualidade do Ar (LMQA/CEPSRM/UFRGS). Essas duas técnicas se mostram muito eficientes em compensar erros, porém a primeira tem a desvantagem de requerer uma grande base de dados e ainda a necessidade de alterar as equações quando ocorrem modificações no Modelo. O outro método difere do primeiro por calcular o erro da variável, e não o seu valor, e utilizar dados recentes para calcular a equação de regressão. Foram geradas previsões com saídas de 3 em 3h para o período de 01 de janeiro de 2008 até 31 dezembro de 2009, período de treinamento do MOS, e de 29 de maio até 31 de julho de 2010, período de treinamento do MOC e teste dos dois métodos. No trabalho é feita uma análise detalhada dos dois métodos em oito localidades do Rio Grande do Sul, para as variáveis temperatura da superfície, umidade relativa do ar em superfície, pressão à superfície e chuva acumulada em 1h. Os resultados obtidos com a utilização dos métodos estatísticos aumentaram a acurácia da previsão em relação às previsões do modelo BRAMS para temperatura, umidade e pressão. Em um dos resultados obtidos, em Vacaria, o MOC consegue acompanhar uma grande variação na pressão e melhora 49,12% a saída do modelo, enquanto o MOS apresenta resultado negativo (-767,97%). Em outro caso, na cidade de Santa Maria, os dois métodos conseguem melhorar 86% a pressão. / Some variables predicted by Weather Numerical Models are frequently influenced by errors. Such errors occurs not only to the assumptions used in the construction of the model equations of physics/dynamics, but also by the topography used. This work compares two statistical post-processing methods Model Outuput Statistics (MOS) and Model Outuput Calibration (MOC) to evaluate which is most suitable to calibrate the model (BRAMS) running in Meteorology and Air Quality Laboratory (LMQA/CEPSRM/UFRGS). These two techniques proved very effective in compensating errors, but first has the disadvantage of requiring a large database and need to modify the equations when changes occur. Other method differs from the first to calculate error of the variable, not its value properly and use recent data to calculate the regression equation. Predictions were generated during 3hs intervals from January 1st, 2008 to December 31, 2009 to MOS training period. MOC training period and testing occurs from May 29 until July 31, 2010. This work goal is a detailed analysis of the two methods in eight locations of Rio Grande do Sul State to temperature, humidity, pressure and preciptation. The results are satisfactory to first of 3 variables. In Vacaria city, MOC follow a wide variation in pressure and reached an improvement by 49.12%, while MOS, achieved 767.97% down. In another case, Santa Maria city, two methods can improve 86 % pressure results.

Lors de la transition G2/M des ovocytes de Xénope, la voie p39Mos-MEK1-MAPK présente des propriétés dynamiques et physiques particulières telles que l’ultrasensibilité, la bistabilité, l’irréversibilité et un caractère ‘tout-ou-rien’. Ces propriétés sont considérées dans le contexte de la boucle de rétroaction positive qui existe au sein de cette voie. L’objectif de cette thèse s’est focalisé sur le rôle de l’oncoprotéine p39Mos et le recrutement des motifs de régulation qui permettent l’apparition de ces propriétés. Des approches expérimentales et in silico ont été menées pour réaliser une modélisation physiquement et biologiquement réaliste de ce réseau. Le modèle développé tient compte de l’influence du MPF sur l’accumulation de p39Mos et ajuste le rôle de la boucle de rétrocontrôle positif. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence que p90Rsk, cible des MAPK, est dégradée. La voie MAPK a été activée en absence de p39Mos. Nos résultats montrent que la 1,10 Phénanthroline monohydrate (1,10-PA) active les MAPK suivant une réponse graduelle et ultrasensible. L’action de la 1,10-PA s’exerce en absence de synthèse protéique et de toute boucle de rétrocontrôle, et nous avons émis l’hypothèse que la 1,10 PA agit via l’inactivation d’une MEK-phosphatase. Dans ce contexte, un modèle de pro-action est discuté et des inhibiteurs de phosphatases ont été utilisés pour activer les MAPK en absence de p39Mos. Nos résultats discutent du rôle de la boucle de rétroaction positive dans l’activation des MAPK et montrent que l’ultrasensibilité de réponse des MAPK peut être générée par des motifs de régulation de type pro-action. / During G2/M transition in Xenopus oocyte, p39Mos-MEK1-MAPK cascacade harbors specific dynamic and physical properties, such as ultrasensitivity, bistability, irreversibility, and all-or-none responses. These properties are generally considered in the context of the positive feedback loop that embeds the p39Mos-MEK1-MAPK pathway architecture. The objective of this work was focused onto p39Mos oncoprotein and regulation motifs recruitment enabling together the generation of such properties. Both experimental and in silico approaches were undertaken in order to yield a realistic modelisation, physically and biologically relevant for this network. We developed a model that takes into account the influence of MPF onto p39Mos accumulation, and adjusts the role of the positive feedback loop. Also, we were able to show that p90Rsk, target of MAPK, was degraded. This signaling pathway was activated in the absence of p39Mos. Our results show that 1,10 Phénanthroline monohydrate (1,10-PA) is able to induce gradual and ultrasensitive MAPK activation. 1,10-PA action is then exerted in the absence of protein synthesis and positive feedback loop. In this context, a feed forward loop model can be considered, and phosphatase inhibitors were used for MAPK activation in the absence of p39Mos. Our results confront the role attributed to the positive feedback loop in MAPK activation, and show that this ultrasensitive response may be generated in vivo through feed forward regulation motifs.

Abstract The purpose of this thesis is to study the electrical characteristics of ultra-thin high-k gate oxide-semiconductor interfaces. The measured samples are Y2O3/Si¡BGd2O3/GaAs¡BGa2O3(Gd2O3)/GaAs MOS capacitors. An accurate C-V relation has been obtained consistently by using a model that includes both series and shunt parasitic resistances. Using the semiconductor parameters and the oxide parameters, an ideal C-V curve with Dit = 0 is fitted to the accurate capacitance data, and the interface state density is deduced by Terman method. After post - metallization annealing (PMA) at 425¢J, the oxide charge density, interface state density and leakage current were reduced. The results are following : (1) For Y2O3/Si MOS capacitors, we obtained a oxide charge density ~ 7.7 x 1010 cm-2, an interface state density ~ 3.6 x 1010 cm-2ev-1, and an equivalent oxide thickness ~ 52Å; (2) For Gd2O3/GaAs MOS capacitors, we obtained a oxide charge density ~ 9.8 x 1011 cm-2, an interface state density ~ 2 x 1011 cm-2ev-1, and an equivalent oxide thickness ~ 57Å; (3) For Ga2O3(Gd2O3)/GaAs MOS capacitors, we obtained a oxide charge density ~ 4.2 x 1012 cm-2, an interface state density ~ 6 x 1011 cm-2ev-1, and an equivalent oxide thickness ~ 91Å. The dielectric constants obtained from our data are smaller than the reported values. A possible explanation is that an interfacial layer formed at the oxide/semiconductor interface to reduce equivalent dielectric constant.